Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Штамп для штамповки — это специализированный инструмент обработки давлением, предназначенный для придания заготовке заданной формы путём пластического деформирования. Согласно ГОСТ 15830-84, штамп — технологическая оснастка, посредством которой заготовка, пластически деформируясь, приобретает форму и размеры, соответствующие рабочим элементам инструмента. Он устанавливается на прессе и обеспечивает воспроизводимость геометрии деталей с точностью, соответствующей 11–14-му квалитету при обычной штамповке и 9–11-му при чистовой вырубке.
В технологии листовой и объёмной обработки металлов давлением штамп является ключевым технологическим оснащением. Он воспринимает усилие пресса и преобразует его в контролируемую деформацию заготовки. Без точного инструмента невозможно обеспечить стабильность размеров при изготовлении тысяч и миллионов деталей.
Штамп отличается от других инструментов тем, что формообразование происходит за один или несколько ходов ползуна. Готовая деталь при этом полностью соответствует рабочей полости инструмента. Именно поэтому к изготовлению штампов предъявляют жёсткие требования по точности и качеству рабочих поверхностей, установленные ГОСТ 22472-87.
Стойкость штампа из инструментальной стали Х12МФ при листовой вырубке составляет 500 000–1 500 000 ударов до первой заточки, а при использовании твёрдосплавных рабочих вставок — до 10–50 миллионов ударов.
Любой штамп состоит из двух групп деталей: рабочих (формообразующих) и конструктивных (крепёжных, направляющих, вспомогательных). Понимание функции каждого элемента необходимо для грамотного проектирования и эксплуатации инструмента.
Нижняя плита (основание) крепится к столу пресса болтами или прижимами. На ней монтируются матрица, направляющие втулки и другие элементы нижней части. Верхняя плита соединяется с хвостовиком или плитой держателя, закреплённой на ползуне пресса. Плиты изготавливают из серого чугуна СЧ25, стали 45 или стального литья — в зависимости от нагрузки.
Толщина плит рассчитывается из условия жёсткости: прогиб под нагрузкой не должен превышать 0,03–0,05 мм на длине 300 мм. Недостаточная жёсткость плит приводит к перекосу зазора между пуансоном и матрицей и ускоренному износу рабочих элементов.
Пуансон — рабочий элемент штампа, непосредственно воздействующий на заготовку. Он закрепляется в верхней плите через пуансонодержатель. Поперечное сечение пуансона соответствует контуру пробиваемого отверстия или вырубаемой детали.
Рабочую часть пуансонов из стали Х12МФ (аналог AISI D2 / DIN 1.2379) закаливают до твёрдости 60–64 HRC согласно ГОСТ 5950-2000. Для пуансонов, работающих в условиях повышенных ударных нагрузок, применяют стали 9ХС и ХВГ с рабочей твёрдостью 60–63 HRC. Длина пуансона подбирается с учётом хода пресса и толщины заготовки.
Матрица — неподвижный рабочий элемент с профильным отверстием (гнездом), в которое входит пуансон при рабочем ходе. Форма матрицы определяет контур вырубаемой детали. Зазор между пуансоном и матрицей — критический параметр: согласно рекомендациям «Справочника по холодной штамповке» В.П. Романовского, суммарный двусторонний зазор Z при вырубке составляет (0,05–0,20)×S, где S — толщина листа; при нормальных условиях это соответствует 3–10% от толщины на сторону.
Матрицы бывают цельными и составными. Составные матрицы из отдельных секций (длина секции — не более 300 мм, согласно ГОСТ 22472-87) применяют для сложных контуров: замена повреждённой секции обходится значительно дешевле изготовления новой цельной матрицы.
Направляющие колонки обеспечивают точное взаимное положение верхней и нижней плит при каждом ходе пресса. Колонки устанавливаются в нижней плите, втулки — в верхней. Материал колонок — сталь 20 с цементацией и закалкой до 58–62 HRC, шероховатость рабочей части Ra 0,4 мкм (согласно ГОСТ 22472-87).
Диаметр колонок выбирается в зависимости от габаритов штампа; количество колонок — от двух до четырёх. Штампы с двумя колонками применяют при усилиях до 3–5 кН, с четырьмя — при бо́льших усилиях и повышенных требованиях к точности. Посадка колонки в плите — прессовая (H7/s6), посадка втулки на колонку — скользящая (H6/h5). Регулярная смазка колонок — обязательное условие долговременной точности инструмента.
Съёмник служит для снятия полосы или ленты с пуансона после рабочего хода. Жёсткий съёмник — неподвижная планка с отверстием под пуансон. Подвижный (пружинный) съёмник дополнительно выполняет функцию прижима заготовки перед началом штамповки, что повышает точность детали и снижает коробление.
В вытяжных штампах аналогичную роль выполняет прижимное кольцо. Усилие прижима регулируется пружинами или буфером пресса: недостаточное усилие вызывает складки материала, избыточное — увеличивает потребное усилие штамповки.
Буфер — пружинное или пневматическое устройство в столе пресса, передающее усилие на выталкиватель или прижим штампа. Выталкиватель (толкатель) обеспечивает извлечение готовой детали или полуфабриката из полости матрицы. Без надёжного выталкивания возможно застревание детали и поломка инструмента.
Штампы классифицируют по нескольким признакам: по числу переходов за один ход, по виду выполняемой операции, по конструктивному исполнению. Правильный выбор типа штампа определяет производительность и точность производственного процесса.
Выполняет за один ход ползуна одну технологическую операцию: вырубку, пробивку, гибку или вытяжку. Конструкция минимальна по числу деталей. Применяются в условиях единичного и мелкосерийного производства или для получения крупногабаритных деталей, а также в тех случаях, когда требования к точности детали не предполагают совмещения операций.
Полоса или лента подаётся через несколько последовательных позиций (ручьёв). На каждой позиции выполняется своя операция. Готовая деталь получается после прохождения всех позиций. Шаг подачи обеспечивается автоматическим подавателем с точностью ±0,05–0,1 мм.
Штамп последовательного действия позволяет достичь производительности 200–1500 ударов в минуту на быстроходных прессах. Это делает его незаменимым при изготовлении контактов, клемм, скоб, крепёжных элементов и других деталей массового производства.
За один ход ползуна выполняются одновременно две и более операции в одной позиции. Классический пример — штамп с пуансон-матрицей (инвертором): вырубка контура и вытяжка или пробивка отверстия происходят одновременно. Совмещённые штампы обеспечивают точность взаимного расположения наружного контура и отверстий, недостижимую при последовательной обработке на нескольких простых штампах.
Выбор материалов определяется типом операции, материалом заготовки, серийностью производства и требованиями к стойкости инструмента.
Наиболее распространены штамповые стали Х12МФ и Х12Ф1 (зарубежные аналоги — AISI D2 / DIN 1.2379). По ГОСТ 5950-2000 они закаливаются до твёрдости 60–64 HRC, что обеспечивает высокую износостойкость при холодной штамповке. Для пуансонов, работающих при повышенных ударных нагрузках, применяют стали 9ХС и ХВГ с рабочей твёрдостью 60–63 HRC (ГОСТ 5950-2000).
При штамповке нержавеющих сталей, жаропрочных сплавов и толстолистовых материалов используют быстрорежущие стали Р6М5 и Р18 или порошковые инструментальные стали. Их стойкость в тяжёлых условиях работы существенно превышает стойкость Х12МФ.
Твёрдосплавные вставки из ВК15, ВК20 и ВК25 применяются в высокопроизводительных штампах для массового производства. Твёрдость этих марок составляет 83–87 HRA (ВК15 — 86 HRA, ВК20 — 85 HRA, ВК25 — 83–84 HRA). Стойкость таких штампов в десятки раз превышает стальные. Основной недостаток — хрупкость: твёрдый сплав плохо работает на изгиб, поэтому конструкция должна обеспечивать равномерное сжатие вставки без изгибающих нагрузок.
Плиты штампов изготавливают из чугуна СЧ25 или стали 45. Пуансонодержатели и матрицедержатели — из стали 45 без термообработки. Направляющие колонки — из стали 20 с цементацией на глубину 1,0–1,5 мм и закалкой. Требования к шероховатости рабочих поверхностей деталей установлены ГОСТ 22472-87: для режущих и гибочных поверхностей — Ra 0,40 мкм, для поверхностей вытяжных штампов — Ra 0,20 мкм, для штамповки вязких металлов — Ra 0,10 мкм.
Проектирование штампа начинается с анализа чертежа детали: определяются технологичность, схема раскроя, число переходов, тип пресса. Раскрой полосы рассчитывается из условия минимального отхода материала — коэффициент использования металла должен быть не ниже 70–80% для экономически обоснованного производства.
Рабочие детали штампа изготавливают на координатно-расточных, электроэрозионных и шлифовальных станках. Электроэрозионная вырезка (ВЭПР) позволяет получать матрицы со сложным контуром с точностью ±0,005–0,01 мм. Последующая доводка рабочих поверхностей шлифованием и полированием обеспечивает шероховатость согласно требованиям ГОСТ 22472-87.
Сборка и отладка штампа выполняется на наладочном прессе. Равномерность зазора по контуру проверяется специальными приборами или по отштампованной пробной детали — деформирование матриц для исправления зазора (накернование, чеканка) ГОСТ 22472-87 не допускает.
Конструкция штампа для штамповки — это инженерная система, где каждый элемент выполняет строго определённую функцию. Правильный выбор типа штампа, материалов рабочих деталей и точное соблюдение нормируемых зазоров определяют стойкость инструмента и качество готовых деталей. Штамп простого действия оптимален для мелкосерийных задач, последовательный — для высокопроизводительного массового производства, совмещённый — для деталей с жёсткими требованиями к точности взаимного расположения элементов. Требования к конструкции, допускам и шероховатости рабочих поверхностей установлены ГОСТ 22472-87 и уточняются в проектной документации для каждого конкретного изделия.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.